一种发动机的二级增压装置及其工作方法与流程

技术领域

本发明属于机械设备领域，具体涉及一种发动机的二级增压装置及其工作方法。

背景技术：

总所周知，发动机的热利用率较低。大部分的燃烧后的热量经过排气排放到大气中，采用废气涡轮增压器利用了部分废气的能量。单级增压器采用的是一个增压器的连接的结构，废气进过涡轮增压压缩后，带动压气机，从而压缩空气，使进入燃烧室的空气密度增加，冲量系数增加，提高发动机的功率，减少油耗和降低排放。但是单级增压的增压比较低，流量范围有限。为了进一步提高增压比，提高发动机的功率和排放，采用二级增压。

技术实现要素：

发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种发动机的二级增压装置及其工作方法。

技术方案：一种发动机的二级增压装置，包括空气滤清器、低压级增压器、高压级增压器、中冷器和发动机；所述空气滤清器内设有空气滤芯，所述空气滤清器上开有空气接口；所述高压级增压器和低压级增压器上均设有空气压缩接口、废气接口和涡轮接口；所述发动机上设有空气压缩接口和废气接口；

所述空气滤清器的空气接口与低压级增压器的空气压缩接口通过管路连接，所述低压级增压器与高压级增压器之间通过压气机连接管连接，所述高压级增压器与中冷器通过管路连接，所述中冷器与发动机的空气压缩接口之间通过管路连接；

所述发动机的废气接口与高压级增压器的废气接口通过废气连接管路连接，所述高压级增压器的涡轮接口和低压级增压器的涡轮接口之间通过废气连接管路连接。

作为优化：所述发动机为直列式发动机或者V型发动机。

一种根据所述的发动机的二级增压装置的工作方法，空气经过空气滤清器进行过滤，过滤后的空气经过低压级增压器压缩后传送到高压级增压器，经过高压级增压器压缩后经过中冷器冷却，进而空气进入发动机中；

发动机的废气从发动机出来，经过高压级增压器的涡轮压缩后，经过连接管连接在低压级增压器的涡轮上进行二级增压，废气最终排出发动机外。

有益效果：本发明在发动机上采用两个增压器的串联方式，一个是高压级增压器，一个是低压级增压器，高压级增压器是一个一级增压器，低压级增压器是一个二级增压器。低压级增压器流量较小，并且转动惯量较小，可以提高柴油机低速工况的增压压力，提高增压系统的响应特性。高压级增压器是一级增压器，废气先推动小涡轮介入工作并提供充足的进气量，功率输出得以改善，最大限度发挥动力的输出效能。

低速时，利用增压系统中的高压级较小的流通面积来实现柴油机的快速响应，在高速时利用增压系统低压级较大的流通面积来完成大供气量。通过采用串联两个不同大小的涡轮增压器，在发动机工作在较低速时，通过较少的排气即可驱动涡轮增压器高速运转，并产生足够的进气压力。废气先推动小涡轮介入工作并提供充足的进气量，功率输出得以改善，最大限度发挥动力的输出效能。同时采用二级增压后减少了尾气的排放，减低了油耗，增加了发动机的标定功率。

采用二级增压后，空气被压缩后，相同体积能够进更多的空气，发动机可以更充分的燃烧，同时发动机性能也增加。

本专利适用于直列式和V型发动机（包括汽油机、柴油机及天然气发动机等）。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中的局部结构示意图；

图3是本发明中的空气滤清器结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例

如图1-3所示，一种发动机的二级增压装置，包括空气滤清器、低压级增压器、高压级增压器、中冷器和发动机；所述空气滤清器内设有空气滤芯4，所述空气滤清器上开有空气接口5；所述高压级增压器和低压级增压器上均设有空气压缩接口1、废气接口2和涡轮接口3；所述发动机上设有空气压缩接口和废气接口。

所述空气滤清器的空气接口5与低压级增压器的空气压缩接口1通过管路连接，所述低压级增压器与高压级增压器之间通过压气机连接管连接，所述高压级增压器与中冷器通过管路连接，所述中冷器与发动机的空气压缩接口之间通过管路连接。

所述发动机的废气接口与高压级增压器的废气接口2通过废气连接管路连接，所述高压级增压器的涡轮接口3和低压级增压器的涡轮接口3之间通过废气连接管路连接。

所述发动机为直列式发动机或者V型发动机。

一种根据所述的发动机的二级增压装置的工作方法，空气经过空气滤清器进行过滤，过滤后的空气经过低压级增压器压缩后传送到高压级增压器，经过高压级增压器压缩后经过中冷器冷却，进而空气进入发动机中；

发动机的废气从发动机出来，经过高压级增压器的涡轮压缩后，经过连接管连接在低压级增压器的涡轮上进行二级增压，废气最终排出发动机外。

相比于一级增压器，在结构上，二级增压器采用了两个增压器，在管路布置上，二级增压器比一级增压器增加了一套从低压级增压器涡轮和压气机连接到高压级增压器涡轮和压气机的管路。采用二级增压器后结构相比于一级增压器来说结构更加复杂，同时进排气管布置更加精密。

从增压器的效率来说，采用二级增压器后，增压比和增压度相比一级增压器大幅提高。由于在发动机低速时，发动机产生的废气较小，采用一级增压的发动机涡轮效率低，增压压力低，影响发动机低速扭矩和油耗。采用二级增压后，在低速废气小的时候，涡轮经过两次利用，可以在较小的流量下产生较大的增压压力，提高发动机的性能和排放，同时在高速时和变工况下，二级增压相比于一级增压都能更好的发挥发动机的效率。

本发明在发动机上采用两个增压器的串联方式，一个是高压级增压器，一个是低压级增压器，高压级增压器是一个一级增压器，低压级增压器是一个二级增压器。低压级增压器流量较小，并且转动惯量较小，可以提高柴油机低速工况的增压压力，提高增压系统的响应特性。高压级增压器是一级增压器，废气先推动小涡轮介入工作并提供充足的进气量，功率输出得以改善，最大限度发挥动力的输出效能。

低速时，利用增压系统中的高压级较小的流通面积来实现柴油机的快速响应，在高速时利用增压系统低压级较大的流通面积来完成大供气量。通过采用串联两个不同大小的涡轮增压器，在发动机工作在较低速时，通过较少的排气即可驱动涡轮增压器高速运转，并产生足够的进气压力。废气先推动小涡轮介入工作并提供充足的进气量，功率输出得以改善，最大限度发挥动力的输出效能。同时采用二级增压后减少了尾气的排放，减低了油耗，增加了发动机的标定功率。

采用二级增压后，空气被压缩后，相同体积能够进更多的空气，发动机可以更充分的燃烧，同时发动机性能也增加。

本专利适用于直列式和V型发动机（包括汽油机、柴油机及天然气发动机等）。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。